航煤電導率隨溫度變化規律的實驗研究

基金項目：大學生創新項目（DCX12080）

【文章摘要】

防止靜電荷的積聚是消除航空煤油火災事故的重中之重，然而航空煤油的電導率是直接影響航空煤油中靜電荷積聚和釋放的條件，電導率主要是隨著溫度的改變而變化的。在實驗中我們通過改變溫度來測量航空煤油電導率的變化規律，更直觀的了解航空煤油的特性。電導率是隨著溫度的增高而變大的，所以在溫度較低時更應該防止航空煤油中靜電荷的產生。

【關鍵詞】

安全工程；實驗法；航空煤油；靜電荷；電導率

中圖分類號：X928.7 文獻標識碼：A

0 引言

航空煤油又稱噴氣燃料，主要用作噴氣式發動機燃料。50年代，我國空軍飛機和大型民航客機已開始使用航空煤油。航煤如若起火，具有燃燒速度快、火勢兇猛、輻射熱強等特性。受航煤特殊使用情況制約，一旦發生火災或爆炸性事故時危害極大，往往會造成重大經濟損失和慘重人員傷亡。如1989年8月12日山東省青島市油庫油罐爆炸起火，便造成19死，68人受傷的慘劇。

本文通過研究航空煤油的電導率隨溫度變化的規律簡單探討航空煤油在使用、運輸過程中如何有效減少靜電荷的積聚，從而避免航空煤油因為電導率的問題引起靜電荷的積聚發生事故。

1 航空煤油危險性

電導率作為主要因素制約航煤危險性

航空煤油在收發、輸轉、灌裝過程中，航空煤油內的分子之間和航空煤油與其他物質之間的摩擦，會產生靜電，當電壓增高到一定程度時，就會在兩個帶電體之間跳火（即靜電放電）而引起的放電是造成爆炸等災害性事故的重要原因。而對航空煤油中靜電的積聚與泄漏影響最大的就是電導率，在航空煤油中電導率越大，導電能力越強，靜電荷便不容易積聚。

而隨著溫度的改變，電導率越小，航空煤油不易導電，靜電荷不斷積聚，便容易造成事故。

2 航空煤油電導率隨溫度變化的實驗研究

2.1 數據采集方法

實驗對于電導率的測量是在0°C到50°C之間，分兩組進行。航空煤油用不銹鋼杯盛裝，通過使用電熱恒溫油槽和冰塊對航空煤油進行升降溫度。實驗中航空煤油從室內溫度開始測量，所以實驗大體分為兩部，先將航空煤油從室溫用電熱恒溫油槽加熱直至50°C，之后待航空煤油溫度降回室內溫度再向水中加入冰塊使航空煤油溫度降低，依次采集數據。

采集數據完成后，直接將所得數據輸入matable軟件，進行曲線擬合。

2.2 曲線擬合

2.2.1 擬合方法選擇

對比多項式擬合與Fourier擬合的SSE、R-square、Adjusted R-square、RMSE等參數，Fourier對本次試驗數據的擬合要優于多項式擬合法，因此，選用Fourier法作為進行本文試驗數據的曲線擬合方法。并且擬合曲線所用參數：SSE-sum of squares due to error 誤差平方和，越接近0曲線的擬合越好；R-square越接近1，曲線的擬合效果越好；Degree of Freedom Adjusted R-Square調整自由度以后的殘差的平方，數值越接近1，曲線擬合越好；Root Mean Square Error根的均方誤差。

2.2.2擬合曲線

圖1.1消除殘差較大的數據點后第一組試樣電導率隨溫度變化擬合曲線

（a）曲線擬合圖像 （b）擬合曲線與實驗數據之間的殘差圖像

其中：a0 = -15.40； a1 =14.87； b1 =16.30； a2 =22.65；

b2 =2.193；a3 = 5.280；b3 = 27.24； a4 = 26.39；

b4 =15.66； a5 =-15.30；b5 = 1.130；a6 = -2.59；

b6 =23.19； a7 = 10.08；b7 = -0.09；a8 = -15.25；

b8 = -9.98； w = 0.03062；

擬合曲線與試驗數據之間的契合度：

SSE： 4.159

R-square： 1

Adjusted R-square： 1

RMSE： 0.4163

通過整理實驗中得到的擬合曲線與實驗數據之間的契合度可知，擬合效果較好；并且可明顯看出航空煤油的電導率與溫度之間存在良好的線性關系。

3 結論

在本次實驗中，我們通過對航空煤油改變溫度（0°C-50°C）測量電導率，通過擬合曲線可以看出航空煤油的電導率隨著溫度的升高而增大。電導率通過影響靜電的方式作為制約航煤事故的主要因素，在不易控制溫度的情況下，可以向航空煤油中添加防靜電添加劑防止事故的發生。

【參考文獻】

[1]陳國慶.航空煤油火災蔓延的特性研究.中國科學技術大學 2009.11.01

[2]陸基.黃島大火，無法忘卻的烈焰 人民公安報 2008.11.15

[3]朱艷科. matable在大學數學教學和實驗中的應用 廣西科學院學報 2010第1期

[4]李明，高星偉，徐愛功.一種改進的周跳多項式擬合方法[期刊].2008.07.20

[5]孫曉兵，保錚，分數階Fourier 的變化與應用[期刊].1996.12.25

[6]劉尚合，宋學君.靜電及其研究進展[期刊].2007.04.15

[7]GB 6950-2001.輕質航空煤油安全靜止電導率

【作者簡介】

黃天朗（1994- ），男，河南省駐馬店人，沈陽航空航天大學安全工程學院學生，研究方向：火災動力。